Antecedentes y desafíos

Uno de los principales desafíos de las baterías es su incapacidad para comunicarse directamente con los usuarios. No es posible determinar el estado de carga (SoC) ni el estado de salud (SoH) de la batería a partir de sus atributos físicos, como el peso, el color o el tamaño. Existen diversos tipos de baterías "inteligentes" en el mercado, con distintos grados de complejidad y coste. Las baterías inteligentes más básicas pueden incluir únicamente un chip que configura el cargador para el algoritmo de carga adecuado.

¿Qué constituye, entonces, una batería que pueda definirse como "inteligente"? No existe consenso entre organizaciones y fabricantes sobre la definición de "batería inteligente". Según el foro SBS, una batería inteligente debe ser capaz de proporcionar lecturas del SoC. Actualmente, los fabricantes ofrecen una gama de chips, incluyendo sistemas de un solo cable, soluciones de dos cables y opciones de bus de gestión del sistema (SMBus).

El sistema de un solo cable facilita la comunicación de datos a través de un solo cable, junto con los terminales positivo y negativo de la batería. Además, este cable de datos transporta la información del reloj. Para garantizar la seguridad, muchos fabricantes incluyen un cable adicional para la detección de temperatura. El sistema almacena el código de la batería y monitoriza indicadores clave de rendimiento como la temperatura, el voltaje, la corriente y el estado de carga (SoC). El sistema de un solo cable se adopta ampliamente en radios bidireccionales, videocámaras y dispositivos portátiles de alta gama debido a su bajo costo. Sin embargo, estos sistemas a menudo carecen de un factor de forma estandarizado y no admiten mediciones uniformes del estado de salud (SoH), lo que dificulta la compatibilidad universal de los cargadores.

El SMBus es el sistema de comunicación más completo disponible actualmente en el mercado. Es el resultado de un esfuerzo conjunto de la industria electrónica para establecer un protocolo y un conjunto de datos unificados. El SBS Duracell/Intel, estandarizado en 1993, cuenta con una interfaz de dos cables con líneas diferenciadas para datos y señales de reloj. Este sistema permite la medición estandarizada del estado de carga (SoC) y el estado de salud (SoH). El objetivo principal de la batería SMBus es transferir el control de carga del cargador a la propia batería. En una configuración SMBus real, la batería actúa como dispositivo maestro, mientras que el cargador funciona como esclavo y debe seguir las instrucciones de la batería.

La batería "inteligente" presenta varias desventajas notables, especialmente en términos de costo. Una batería SMBus suele costar alrededor de un 25% más que su equivalente "tonto". Además, la inclusión de una batería inteligente añade complejidad al diseño del cargador, ya que la mayoría de los cargadores para baterías inteligentes son híbridos y también admiten baterías no inteligentes. Otro posible problema con la batería SMBus es la posibilidad de incumplimiento. A diferencia de estándares más estrictos, el protocolo SMBus permite ciertas variaciones que pueden generar problemas de compatibilidad con los cargadores existentes. Por lo tanto, es esencial verificar la compatibilidad de una batería SMBus antes de usarla.

Solución

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